6种冷却工质谁能"驯服"电池热失控？植物油表现惊艳

分类：实验案例 | 摘要：浸没式冷却在电池热管理中优势突出，但不同冷却工质的实际表现差异显著。本研究通过86Ah磷酸铁锂电芯热失控实验，系统对比了导热油、变压器油、植物油、硅油、乙二醇和电子氟化液6种工质的抑制效果。结果表明，植物油和乙二醇原液在冷却效果和热失控抑制方面表现最优，而硅油和电子氟化液的表现相对较差。植物油浸没量越大，热失控发展越缓慢，电池表面最高温度越低。

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浸没式冷却：下一代热管理技术

随着锂电池能量密度不断提升，传统的风冷和冷板液冷逐渐暴露出散热能力不足的问题。浸没式冷却技术将电芯直接浸泡在绝缘冷却液中，通过液体与电芯表面的直接接触实现高效热交换，被认为是下一代电池热管理的重要技术方向。

然而，冷却工质的选择是浸没式冷却系统设计的核心难题。理想的冷却工质需要同时满足高绝缘性、高导热性、高比热容、化学稳定性好、低成本等多个条件。面对琳琅满目的候选工质，究竟哪种对电池热失控的抑制效果最好？

热安全团队（thermsafe.cn）注意到，清华大学研究团队近期发表的一项系统对比研究给出了有说服力的答案。

实验设计：6种工质同台竞技

研究团队选取了6种具有代表性的冷却工质：

编号	冷却工质	类型	特点
1	导热油 L-QD350	矿物油	高温稳定性好
2	10号变压器油	矿物油	绝缘性能优异
3	植物油 DS3天然酯	天然酯	环保可降解
4	硅油 50 cSt	有机硅	化学惰性强
5	乙二醇原液 99.9%	醇类	比热容大
6	电子氟化液 Novec-7200	氟化液	低沸点、不燃

实验采用86Ah磷酸铁锂电芯，在100%SOC状态下通过加热方式触发热失控，记录各工质浸没下的实验现象、电压和温度曲线，以及时域和热学评估指标。

[图：浸没式冷却热失控实验装置示意图]

关键发现：植物油和乙二醇脱颖而出

实验结果揭示了几项重要发现：

安全现象对比：所有工质浸没下的电芯在热失控过程中均会产生大量白烟。值得注意的是，导热油和电子氟化液在热失控过程中发生了自燃，这一发现对于实际应用场景的安全设计具有重要警示意义。而植物油浸没下白烟持续一段时间后即停止产生，未出现明火。

时域和热学指标对比：植物油和乙二醇原液在各项时域和热学评估指标中表现出色，硅油对应的时域评估指标较差，电子氟化液在热学评估指标中表现较差。综合来看，植物油和乙二醇原液在冷却效果和热失控抑制方面明显优于其他工质。

[图：6种冷却工质热失控抑制效果雷达图对比]

浸没量的影响：越多越好但有上限

研究还特别探究了植物油浸没量对热失控抑制效果的影响。结果表明：浸没量越大，热失控发展越缓慢，电池表面最高温度越低，热失控剧烈程度越小。但研究者也强调，应结合应用场景、成本及冷却工质具体参数来确定最佳用量，并非简单追求最大浸没量。

知识库验证：浸没液抑制效果的量化数据

热安全团队（thermsafe.cn）在西安交大的储能电池浸没液过充热失控项目中也积累了重要数据。以314Ah硬壳锂电池为对象，对比了不同浸没方案的热失控行为：

浸没方案	Tmax(℃)	产气量(L)	质量损失率	最大产气速率(L/min)
空白-石英容器	259.76	5.03	92.97%	34
空白复测-无容器	428.82	257.34	18.27%	935.31
硅油-石英容器	166.02	298.87	17.80%	1705.82
壳牌油-不锈钢容器	311.69	293.84	16.67%	951.09
合成酯-不锈钢容器	299.98	369.29	15.24%	1151.90

数据表明，硅油浸没方案的T_max最低（仅166.02℃），温度抑制效果最为显著，但产气速率也最高（1705.82 L/min），说明产气过程更为集中剧烈。合成酯方案的质量损失率最低（15.24%），对电池结构完整性的保护效果最好。

工程应用建议

基于以上研究成果，对于浸没式冷却系统的工质选择，建议优先考虑植物油（天然酯类）和乙二醇基工质。对于对阻燃性有特殊要求的场景，可考虑硅油方案，但需注意其热失控时产气集中释放的风险。电子氟化液虽有不燃特性，但热学性能表现不佳且成本高昂，建议谨慎选用。

标签：浸没式冷却, 电池热失控, 冷却工质, 植物油, 热管理

引用来源：
1. 范文强等. 不同冷工质对电池热失控抑制效果的试验研究. 储能科学与技术, 2024. DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0975
2. 仰仪科技. 西安交大储能电池浸没液过充热失控项目报告, 2026.